شبكات الكمبيوتر-6

الوحدة الأولى مفاهيم تقنية المعلومات والإتصالات

  Concepts of Information and Communication Technology - ICT

 

الدرس السادس شبكات الكمبيوتر :

الشبكات

الشبكات عبارة عن أنظمة تكونت من ارتباطات. ويطلق على مواقع الويب التي تتيح للأفراد الارتباط بصفحات بعضهم البعض اسم
مواقع الشبكات الاجتماعية. ويمكن أن يطلق على مجموعة من الأفكار ذات الصلة اسم شبكة تصورية. ويمكن أن يطلق على الاتصالات بينك وبين أصدقائك اسم شبكة شخصية.
ويستخدم الناس الشبكات التالية كل يوم في حياتهم:

• نظام تسليم البريد
• نظام الهاتف
• نظام النقل العام
• شبكة كمبيوتر الشركة
• الإنترنت

يمكن ربط أجهزة الكمبيوتر بعضها ببعض من خلال الشبكات لمشاركة البيانات والموارد. وقد تكون الشبكة بسيطة جدًا بحيث تربط بين جهازي كمبيوتر اثنين فقط باستخدام كبل واحد أو قد تكون معقدة جدًا بحيث تصل بين مئات أجهزة الكمبيوتر المتصلة بأجهزة تتحكم في تدفق المعلومات. ويمكن أن تحتوي شبكات البيانات المتقاربة على أجهزة كمبيوتر تستخدم للأغراض العامة، مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية والخوادم، بالإضافة إلى أجهزة تتمتع بمزيد من الوظائف الخاصة، مثل الطابعات والهواتف .
تقوم كافة شبكات البيانات والصوت والفيديو والشبكات المتقاربة بمشاركة المعلومات كما أنها تستخدم أساليب متنوعة لإدارة طريقة تدفق هذه المعلومات. وتنتقل المعلومات الموجودة على الشبكة من مكان لآخر، أحيانـًا عبر مسارات مختلفة للوصول إلى الوجهة المناسبة.

وتشبه شبكة البيانات نظام النقل العام. فالعربات والشاحنات والمركبات الأخرى تشبه الرسائل التي تنتقل داخل الشبكة. والسائق هو الذي يحدد كل نقطة بداية (مصدر) ونقطة نهاية (وجهة). ويوجد بداخل هذا النظام قوانين مثل إشارات التوقف وإشارات المرور التي تتحكم في التدفق من المصدر إلى الوجهة.

تعريف شبكات الكمبيوتر:
 
إن شبكة بيانات الكمبيوتر عبارة عن مجموعة من أجهزة الكمبيوتر المضيفين (hosts) متصلة بأجهزة شبكات. والمضيف هو أي جهاز يقوم بإرسال
المعلومات واستقبالها على الشبكة. أما الأجهزة الطرفية فهي أجهزة متصلة بالمضيفين. يمكن للأجهزة أن تعمل إما كمضيفين أو أجهزة طرفية. على سبيل المثال، تعمل الطابعة المتصلة بجهاز الكمبيوتر المحمول المتصل بالشبكة كجهاز طرفي. أما في حالة اتصال الطابعة مباشرة بجهاز شبكات ـ مثل المحول(switch)(جهاز يستخدم لتوصيل أجهزة الكمبيوتر على الشبكة) أو جهاز التوجيه (router)(جهاز يستخدم لتوصيل أجهزة الكمبيوتر على الشبكة) ـ فإنها في هذه الحالة تعمل كمضيف.
تـُستخدم شبكات الكمبيوتر على مستوى العالم في الشركات والمنازل والمدارس والهيئات الحكومية. وتتصل العديد من الشبكات بعضها ببعض عبر الإنترنت.
ويمكن اتصال العديد من أنواع الأجهزة المختلفة بالشبكة الواحدة:

• أجهزة كمبيوتر سطح مكتب
• أجهزة الكمبيوتر المحمول
• الطابعات
• الماسحات الضوئية
• الهواتف الذكية
• خوادم الملف/الطباعة

ويمكن للشبكة مشاركة العديد من أنواع الموارد المختلفة:

• الخدمات؛ مثل الطباعة أو المسح الضوئي
• مساحة التخزين الموجودة على الأجهزة القابلة للإزالة، مثل محركات الأقراص الثابتة أو المحركات الضوئية
• التطبيقات، مثل قواعد البيانات

يمكنك استخدام الشبكات للوصول إلى المعلومات المخزنة على أجهزة الكمبيوتر الأخرى وطباعة المستندات باستخدام الطابعات المشتركة ومزامنة التقويم بين الكمبيوتر وهاتفك الذكي (Smartphone).
تتصل أجهزة الشبكة بعضها ببعض باستخدام مجموعة متنوعة من الاتصالات وهى :

• الكبلات النحاسية - وهي تستخدم الإشارات الكهربية لنقل البيانات بين الأجهزة
• كبلات الألياف الضوئية - وهي تستخدم السلك الزجاجي أو البلاستيكي ـ ويسمى أيضًا أليافـًا ـ لحمل المعلومات على هيئة ذبذبات ضوئية
• الاتصالات اللاسلكية - وهي تستخدم الإشارات اللاسلكية أو تقنية الأشعة تحت الحمراء (الليزر) أو عمليات الإرسال عبر الأقمار الصناعية 

شرح فوائد الشبكات:

من فوائد اتصال أجهزة الكمبيوتر ـ وأجهزة أخرى ـ عبر الشبكة انخفاض التكلفة وزيادة الفاعلية الإنتاجية. فباستخدام الشبكات، يمكن مشاركة الموارد مما يؤدي إلى الحد من تكرار البيانات دون داعٍ أو تلفها.
قلة الأجهزة الطرفية المطلوبة يوضح الشكل  أنه يمكن
توصيل العديد من الأجهزة بشبكة واحدة. لا يتطلب الأمر أن يكون لكل جهاز كمبيوتر على الشبكة طابعة أو ماسحة ضوئية أو جهاز نسخ احتياطي خاص به. يمكن إعداد العديد من الطابعات في موقع مركزي ومشاركتها بين مستخدمي الشبكة. حيث يرسل جميع مستخدمي الشبكة مهام الطباعة إلى خادم طباعة مركزي والذي بدوره يدير طلبات الطباعة هذه. ويمكن لخادم الطباعة أن يقوم بتقسيم مهام الطباعة على عدة طابعات، أو وضع المهام التي تتطلب طابعة معينة في قائمة الانتظار.
قدرات اتصال متزايدة
توفر الشبكات العديد من أدوات التعاون المختلفة التي يمكن استخدامها للاتصال بين مستخدمي الشبكة. من أدوات التعاون المتصلة بالشبكة نذكر البريد الإلكتروني والمنتديات والمحادثات بالإضافة إلى الصوت والفيديو والمراسلة الفورية. ومن خلال استخدام هذه الأدوات، يمكن للمستخدمين الاتصال بأصدقائهم وعائلاتهم وزملائهم.
تجنب تكرار الملفات أو تلفها
يقوم الخادم بإدارة موارد الشبكة. تقوم الخوادم بتخزين البيانات ومشاركتها مع المستخدمين على الشبكة. يمكن حماية البيانات السرية والحساسة ومشاركتها مع المستخدمين الذين يتمتعون بترخيص للوصول لهذه البيانات. يمكن استخدام برامج تعقب المستندات لمنع قيام المستخدمين باستبدال ملفات أو تغيير الملفات التي يصل إليها آخرون في الوقت نفسه.
ترخيص منخفض التكلفةقد تكون تراخيص التطبيقات مكلفة لأجهزة الكمبيوتر الفردية. إذ يوفر العديد من بائعي البرامج تراخيص مواقع للشبكات، الأمر الذي يعمل على تقليل تكلفة البرامج بنسبة كبيرة. ويتيح ترخيص الموقع لمجموعة من الأشخاص أو لمنظمة بأكملها إمكانية استخدام التطبيق مقابل سعر واحد.
الإدارة المركزيةتعمل الإدارة المركزية على تقليل عدد الأشخاص المطلوبين لإدارة الأجهزة والبيانات الموجودة على الشبكة، الأمر الذي يقلل الوقت والتكلفة للشركة. لا يتعين على مستخدمي الشبكة الفرديين إدارة بياناتهم وأجهزتهم. بل يمكن لمسئول واحد التحكم في البيانات والأجهزة والأذونات الخاصة بالمستخدمين على الشبكة. كما أن القيام بالنسخ الاحتياطي للبيانات سيكون أسهل، حيث إنه يتم تخزين البيانات في موقع مركزي.
حفظ الموارديمكن توزيع معالجة البيانات على عدة أجهزة كمبيوتر لتجنب إثقال كمبيوتر واحد بمهام معالجة تفوق طاقته وقدراته.

 أنواع الشبكات:

تتميز شبكات المعلومات بأنها دائمة التطور تعقيدًا واستخدامًا وتصميمًا. وللاتصال فيما بين الشبكات، يتم إعطاء أسماء وصفية مختلفة لأنواع الشبكات المختلفة. حيث يتم تعريف شبكة الكمبيوتر من خلال الخصائص المحددة التالية:

• المنطقة التي تخدمها
• طريقة تخزين البيانات
• طريقة إدارة الموارد
• طريقة تنظيم الشبكة
• أنواع أجهزة الشبكات المستخدمة
• أنواع الوسائط المستخدمة لتوصيل الأجهزة
  

بعد إكمال هذا القسم سيكون بمقدورك تحقيق الأهداف التالية:

• وصف LAN (الشبكة المحلية).
• وصف WAN (الشبكة الواسعة).
• وصف WLAN (شبكة محلية لاسلكية).
• شرح شبكات نظير إلى نظير.
• شرح شبكات العميل/الخادم.

LAN- Local Area Network / (الشبكة المحلية) : تشير الشبكة المحلية (LAN) إلى مجموعة من الأجهزة المتصلة اتصالا بينيًا وتخضع لتحكم إداري واحد. فيما مضى، كانت الشبكات المحلية (LAN) بمثابة شبكات صغيرة توجد في موقع مادي واحد. ورغم أن الشبكات المحلية (LAN) كانت صغيرة مثل شبكة محلية مفردة مثبتة في منزل أو مكتب صغير، إلا إنه مع مرور الوقت تطور تعريف الشبكات المحلية ليشمل الشبكات المحلية المتصلة بعضها مع بعض والمكونة من مئات الأجهزة والمثبتة في العديد من المباني والمواقع. والجدير بالذكر هنا هو أن كافة الشبكات التي تتألف منها الشبكة المحلية تخضع لمجموعة تحكم إداري واحدة من شأنها تنظيم نهج الأمان والتحكم في مستوى الوصول المطبق على الشبكة. وفي هذا السياق، تشير كلمة "محلية" في مصطلح "الشبكة المحلية" إلى التحكم المحلي المتناسق ولا تعني أن الشبكات قريبة من بعضها البعض من الناحية المادية. فقد تكون الأجهزة الموجودة في شبكة محلية قريبة من بعضها، لكن ليس ضروريًا دائمًا.

WAN- Wide Area Network (الشبكة الواسعة)

:

الشبكات الواسعة (WAN) هي شبكات تتصل بالشبكات المحلية (LAN) في مواقع منفصلة جغرافيًا. وأكثر أمثلة الشبكات الواسعة (WAN) شيوعًا هي الإنترنت. فالإنترنت عبارة عن شبكة واسعة (WAN) كبيرة الحجم تتألف من ملايين الشبكات المحلية (LAN) الواسعة المتصلة فيما بينها. وتـُستخدم شركات توفير خدمات الاتصالات الهاتفية للربط بين هذه الشبكات المحلية في مواقع مختلفة.

WLAN- Wireless Local Area Network (شبكة محلية لاسلكية)

:

في الشبكات المحلية (LAN) التقليدية، يتم توصيل الأجهزة فيما بينها باستخدام كبلات نحاسية. وفي بعض البيئات، قد لا يكون تثبيت كبلات نحاسية أمرًا عمليًا أو مرغوبًا أو حتى ممكنًا. ففي مثل هذه المواقف، يتم استخدم أجهزة لاسلكية لإرسال واستقبال البيانات باستخدام الموجات اللاسلكية. تعرف هذه الشبكات باسم الشبكات المحلية اللاسكية أو اختصارًا شبكة WLAN. وكما هو الحال بالنسبة للشبكات المحلية (LAN)، يمكنك من خلال الشبكات المحلية اللاسلكية (WLAN) مشاركة الموارد، مثل الملفات والطابعات، كما يمكنك الوصول إلى الإنترنت. وفي شبكات WLAN، تتصل الأجهزة اللاسلكية بنقاط وصول (Access Point) (جهاز يستخدم لتوصيل الأجهزة ببعضها لاسلكيا على الشبكة مثل الجهاز الموجود وسط الصورة) داخل منطقة محددة. كما تتصل نقاط الوصول نموذجيًا بالشبكة باستخدام الكبلات النحاسية. فبدلا من توفير كبلات نحاسية لكل مضيف شبكة، تتصل فقط نقطة الوصول اللاسلكية بالشبكة باستخدام كبلات نحاسية. يمكن أن تكون تغطية الشبكة المحلية اللاسلكية صغيرة ومقتصرة على منطقة بحجم حجرة أو قد تكون على نطاق أوسع.

 شبكات نظير إلى نظير (Peer to Peer):

في شبكات النظير إلى نظير، يتم توصيل الأجهزة مباشرة بعضها ببعض دون حاجة إلى أية أجهزة شبكات إضافية بينهم. في هذا النوع من الشبكات، يكون لدى كل جهاز قدرات ومسئوليات متكافئة. ويتحمل كل مستخدم على حدة مسئولية ما لديه من موارد كما أنه صاحب القرار فيما يتعلق بالبيانات والأجهزة التي تتم مشاركتها. وحيث إن كل مستخدم مسئول وحده عن الموارد الموجودة على جهاز الكمبيوتر الخاصة به، فلا توجد نقطة تحكم أو إدارة مركزية على الشبكة.
يصل أداء شبكات النظير إلى نظير إلى أفضل المستويات في البيئات التي تتكون من 10 أجهزة كمبيوتر أو أقل. وبما أن كل مستخدم على حدة يتحكم في جهاز الكمبيوتر الخاص به، فلا حاجة لتوظيف مسئول شبكة مخصص.
وتنطوي شبكات نظير إلى نظير على عدة عيوب:

• لا توجد إدارة شبكة مركزية، الأمر الذي يجعل من الصعب تحديد من يتحكم في الموارد على الشبكة.
• لا يوجد أمان مركزي. يجب أن يستخدم كل جهاز كمبيوتر معايير أمان منفصلة لحماية البيانات.
• كلما تزايد عدد أجهزة الكمبيوتر على الشبكة صارت الشبكة أكثر تعقيدًا وصعبت إدارتها.
• قد لا يوجد تخزين مركزي للبيانات. يجب الاحتفاظ بنسخ احتياطية منفصلة للبيانات. تقع هذه المسئولية على عاتق كل مستخدم على حدة.

لا تزال شبكات نظير إلى نظير موجودة داخل شبكات أكبر حتى يومنا هذا. وحتى على شبكة العميل الكبيرة، يمكن للمستخدمين مشاركة الموارد مباشرة مع مستخدمين آخرين دون استخدام خادم شبكة. إذا كان لديك أكثر من جهاز كمبيوتر في منزلك، فيمكنك إعداد شبكة نظير إلى نظير. ويمكنك مشاركة الملفات مع أجهزة الكمبيوتر الأخرى وإرسال الرسائل بين أجهزة الكمبيوتر وطباعة مستندات إلى طابعة مشتركة.

شبكات العميل/الخادم (Client/Server)

:

في شبكة العميل/الخادم، يطلب العميل توفير المعلومات أو الخدمات من الخادم (جهاز كمبيوتر ذات امكانيات عالية تتصل به الأجهزة الموجودة على الشبكة سلكيا او لاسلكيا ويقوم بتوفير لها البيانات التى تحتاجها). فيقوم الخادم بتوفير المعلومات أو الخدمات المطلوبة للعميل. وعمومًا تنفذ الخوادم الموجودة على شبكة عميل/خادم بعض أعمال المعالجة لأجهزة الكمبيوتر الخاصة بالعميل، على سبيل المثال؛ الفرز عبر قاعدة بيانات قبل تسليم السجلات التي طلبها العميل فقط. وتعد بيئة الشركة التي يستخدم فيها الموظفون خادم بريد إلكتروني خاص بالشركة لإرسال واستلام وتخزين البريد الإلكتروني من الأمثلة الشائعة على شبكة العميل/الخادم. حيث يتقدم عميل البريد الإلكتروني الموجود على جهاز الكمبيوتر الخاص بالموظف بطلب إلى خادم البريد الإلكتروني للحصول على أي بريد إلكتروني غير مقروء. فيجيب الخادم بإرسال البريد الإلكتروني المطلوب للعميل. في نموذج عميل/خادم، تتم صيانة الخوادم من قِبل مسئولي الشبكة. حيث يقوم مسئولو الشبكة بتنفيذ النسخ الاحتياطي للبيانات ومعايير الأمان. كما يتحكم مسئول الشبكة في وصول المستخدم إلى موارد الشبكة. ويتم تخزين كافة البيانات الموجودة على الشبكة على خادم ملفات مركزي. والطابعات المشتركة على الشبكة يديرها خادم طباعة مركزي. حيث يمكن لمستخدمي الشبكة الذين لديهم التراخيص المطلوبة الوصول إلى البيانات والطابعات المشتركة معًا. ويجب أن يقدم كل مستخدم اسم مستخدم وكلمة مرور معتمدة للوصول إلى موارد الشبكة المرخص لهم باستخدامها. أما بالنسبة لحماية البيانات، فإن المسئول يقوم بإجراء نسخ احتياطي لكافة الملفات الموجودة على الخوادم بصفة دورية. وفي حالة تعطل جهاز الكمبيوتر أو فقد البيانات، يمكن للمسئول استعادة البيانات من نسخة احتياطية حديثة.  بعض المصطلحات الأساسية فى شبكات الكمبيوتر:- مجموعات العمل (Workgroups) الفكرة من مجموعات العمل هي مشاركة عدة اشخاص للمعلومات و الموارد. يمكن للاشخاص الموجودين ضمن مجموعة عمل ما ان يتشاركوا المعلومات الموجودة على الأقراص الصلبة أو الطابعات او الماسحة الضوئية. يمكن لمجموعة العمل هذه ان تكون عبارة عن عدد من أجهزة الكمبيوتر الموصولة ببعضها البعض بواسطة أسلاك خاصة في مكان واحد، أو ان تكون عبارة عن أجهزة موصولة ببعضها عن طريق الانترنت من مختلف أرجاء العالم. الإنترنت ما هوالانترنت؟ الإنترنت هي عبارة عن مجموعة من شبكات الكمبيوتر المختلفة التي تتصل فيما بينها لتكون شبكة كمبيوتر عالمية، و بدأ الانترنت  كمجموعة من الشبكات التابعة للقوات المسلحة الأمريكية لتمكنهم من النجاة من حرب نووية. بعدها اصبح يستخدم في نظام التعليم ومن ثم في التجارة العالمية. ما فوائده؟ الإنترنت هو شبكة عالمية مكونة من شبكات متصلة. الشيء المميز والفريد في الإنترنت هو كمية المعلومات التي يمكن الوصول إليها من خلاله. ولهذا الإنترنت أداة قيمة بشكل غير معقول للبحث. سواء جمع المعلومات عن الشركات المنافسة في المناطق المختلفة من العالم أوالبحث عن معلومات شجرة العائلة، ستجد أن هناك الكثير من المعلومات المتاحة. اذا قمت بنشر مادة على الإنترنت يمكن لأي شخص الدخول إليها إذا استطاع إيجادها.  كأداة للتسويق، للإنترنت احتمالات مهمة، حيث من الممكن لشركة صغيرة أن تبيع منتجاتها في جميع أنحاء العالم دون الحاجة لبائع واحد. في هذه الأيام المشكلة عادة هي إيجاد المعلومات، لكن الى حد ما يمكن الوصول الى بعض المعلومات المتاحة. ايضاً ليس لديك أي فكرة عن مدى دقة و مصداقية او متى اخر تحديث للمعلومات.  ما هو الفرق بين الشبكة العنكبوتية العالمية (WWW) (World Wide Web) و الإنترنت؟  الشبكة العنكبوتية العالمية (World Wide Web) هي جزء صغير من الإنترنت فقط. الإنترنت تشمل كل البرامج و الأجهزة التي تقوم بتشغيلها، بما في ذلك الشبكة العالمية، وهي تشمل أيضاً FTP (بروتوكول نقل الملفات)، البريد الإلكتروني و مجموعات الأخبار. الشبكة العالمية هي مجموعة نصوص و صور يمكن استعراضها باستعمال المتصفح، مثل مايكروسوفت انترنت اكسبلورر فهم المقصود بالإنترانت والإكسترانت (Intranet and Extranet) الانترانت (Intranet) شبكة الإنترانت هي عبارة عن شبكة محلية تستخدم تكنولوجيا الإنترنت ضمن بيئة معزولة داخل شركة أو مؤسسة واحدة. تستخدم الإنترانت عادة ضمن شركة أو مؤسسة لتؤمن للموظفين الوصول السهل إلى البيانات. إن الانترانت أصبحت طريقة شائعة الان لمشاركة المعلومات في الشركة . إن الإنترانت تستخدم تكنولوجيا الانترنت لتسمح لمستخدميها بالوصول الى مستندات الشركة ، البحث في قاعدة البيانات ، تنظيم الاجتماعات ، وطبعا ارسال البريد الالكتروني . ومتى قامت الشركة بتحميل الشبكة اصبح العديد من المستخدمين يحتاجون فقط الى برنامج على حاسبهم ومتصفح . الفرق بين الانترانت و الاكسترانت (Intranet and Extranet) الاكسترانت هي نوع خاص من الانترانت حيث يتمكن بعض المستخدمين من الدخول اليها من خارج الشركة. الانترانت عادة يستعملها الاعضاء في شركة ما فقط، بينما الاكسترانت يستعملها أشخاص من خارج الشركة بعد ان يحصلوا على كلمة مرور خاصة تمكنهم من الدخول الى الشبكة واستعمال موارد محددة ..  مفهوم نظام نقل البيانات الرقمي (Binary) و التماثلي يستعمل النظام الرقمي (Binary System) الـ 0 و 1 لنقل و تمثيل البيانات وهذا النظام يستخدم فى الكمبيوتر فعندما تقوم بكتابة أى حرف يتم تحويله الى رمز يتكون من 0 و 1 حتى يفهمه الكمبيوترلأن هذا النظام هو الذى يفهمه الكمبيوتر وتنقل البيانات على الشبكة بإستخدام هذا النظام بعد تحويلها الى الصيغة المطلوبة حسب وسيط النقل ففى حالة استخدام الكبلات النحاسية لتوصيل الشبكات فيتم تحويل هذا الرمز الرقمى الى إشارة كهربائية ، وفى حالة النقل لاسلكيا فيتم تحويله الى موجات وهكذا،وعند وصول البيانات الى الجهاز المقصود على الشبكة يتم تحويلها الى رموز رقمية مرة اخرة ليفهمها الكمبيوتر ويقوم بعرضها فكل حرف له رمز رقمى وحيد لا يتكرر يتكون من 8 بت Bit (البت هو أصغر وحدة لتمثيل أو تخزين البيانات فى الكمبيوتر وهو إما 0 أو 1) مثل الصورة التالية توضح الحروف الإنجليزية والرمز الرقمى (Binary Code) المقابل لها فى الكمبيوتر النظام التماثلي : يستعمل كل الارقام المتاحة، بالإضافة للفواصل ومن أمثلة استخدام هذا النظام فى شبكة التليفونات الأرضية نتمنى أن تكونوا قد استفدتم من هذا الدرس وفى إنتظار أسئلتكم أو تعليقاتكم والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته